不妊の約半数は男性側に原因がある男性不妊ですが、その男性不妊の約90%を占めているのは、精子異常(精子形成障害)です。精子異常は「数が少ない:精子数減少」や「元気に泳いでいない:運動率低下」「形がおかしい:形態異常」といった通常の顕微鏡(位相差顕微鏡)で観察して見た目だけでわかる場合もありますが、実は大半が位相差顕微鏡では見えない精子の中に潜んでいる『隠れ精子異常』として現れます。具体的に言えば、精子DNA損傷をはじめとする多様な機能異常(精子の質の異常)であったり、精子の頭の中に隠れた構造の異常だったりします。
結論から申し上げれば、大半の隠れ精子異常の背景には『新生突然変異』という遺伝子異常(先天性)が関与おりますので、多くの精子異常は生まれつきの問題になります。その異常の種類(どのような異常なのか)と程度(軽症なのか・重症なのか)には個人差があり、一律同じ異常パターンで発現しません。このことが男性不妊治療を難しくしています。つまり、男性不妊の原因の大半を占める隠れ精子異常の問題は深刻なケースが多いということです(詳細は後述)。
【重要ポイント】最近では、精子の老化(精子の質の低下)について、よく話題になるようになりました。世間一般では、卵子の老化(卵子の質の低下)と同じように、精子の老化も加齢と共に進行するように言われていますが、上述しましたように、大半の精子の質の異常は、生まれつきの遺伝子異常が原因で発症しますので、加齢に伴って進行するという単純な話ではありません。
精子老化の原因とは?精子の妊孕性は予測可能なのか?
目次
先天性の精子異常は、なぜ起きてくるのでしょうか?【必読!学術的に解りやすく解説】
精子の元となる細胞は始原生殖細胞といわれ、通常の細胞と同様な丸い形を呈しています。一方で、皆さんも ご存知のように、精子はオタマジャクシの様な形をしています。つまり、精子は形成される過程で細胞の形が劇的に変化して造られます。この点からも想像できますが、精子の形成には多くの遺伝子が複雑に関与しています。そのため、遺伝子に様々な異常が突発的に発生し得るのです。
ここで【染色体の構成について】お話しておきます。
少し難しい話になりますが【精子異常が発症する仕組み】を解りやすく説明していますので、ぜひ読んでください。
特定の細胞(例えば、精子や卵子、赤血球)を除き、ヒトの正常な細胞核には23対(計46本)の染色体が入っています。その内訳ですが、22対(44本)の常染色体と1対(2本)の性染色体で構成され、通常それぞれの対を構成する染色体の片方は母親から、もう片方は父親から受け継ぎ、1対2本というようにペアーになっています。
常染色体の場合、1対2本でペアーになっていることにより、1本の染色体上のDNAに異常が起きても残りのもう1本の正常なDNAをコピーして修復することができるので、正常な遺伝情報が保たれる仕組みになっています。まさに常染色体の22対(44本)は、大きさ、形、遺伝子の位置と数が同一で、常染色体の対の1本1本には対応する各遺伝子が片方ずつあるため、これらの染色体上の遺伝子は各自のバックアップをもっていることになります。
一方で性染色体は、受精した胚が女性になるか男性になるか、性別を決定するXまたはY染色体のことを指しますが、いくつかの点で、その機能は常染色体とは異なります。
女性になる胚は、X染色体だけを2本ペアー(1本は母親、もう1本は父親由来)で持っているという一般的な1対2本のペアー構成になっています。しかもX染色体は、Y染色体より多くの遺伝子で構成されていますので、形も大きく、女性である性を決定する以外の機能を持つ多くの遺伝子を含んでいます。
一方で、男性になる胚は、X染色体(母親由来)とY染色体(父親由来)を1本ずつ持つ形を取り、ペアーになっていません。その1本しかないY染色体の大きさは、X染色体よりかなり小さく、男性であることを決定する遺伝子の他、少数の他の遺伝子で構成されています。
この1本しかないY染色体が、X染色体の働きを抑えて精子形成を司る男性になります。つまり「精子形成を司るY染色体が1本しかない」という特殊な構成になっているため、1本のY染色体上のDNAに異常が起きた場合に対になっている残りのもう1本の正常なDNAをコピーして修復することができません。その結果として、Y染色体上のDNA異常(DNAのコピーミス ⇒ これを新生突然変異という)が精子異常を発生させる根本的な原因になるケースが多いのです。
【流産をすり抜けたY染色体上のDNA異常が、出生後の精子異常になる!】
1対2本のペアー構成になっている常染色体とX染色体に起きたDNA異常が修復されないまま残存した場合には、自然淘汰圧力がかかり流産になることが多く、出生(誕生)するまでに至りません。一方で、Y染色体上に生じたDNA異常は非致死性(生命維持に無関係)ですので、遺伝子異常があっても流産とならず出産へと繋がります。結果として、流産をすり抜けたY染色体上のDNA異常は出生(誕生)し、成人してから精子異常(男性不妊)という形で発覚することになります。
Y染色体上の遺伝子異常(新生突然変異)を背景にもつ精子異常は、前述しましたが、精子数の減少や運動率の低下という形で見られる場合もありますが、多くは精子の中に隠れた多様な機能異常や形態異常(隠れ精子異常)として現れ、また一度 発現すると、親から息子へと垂直伝播します。
数千万年のヒト生殖の歴史の中では、軽微なY染色体異常が累積し、精子の機能異常や形態異常が一層複雑化してきました。精子異常の累積の結果、重症となった場合は、精巣で精子を造ること自体が停止してしまいます。
精子異常は治療が難航する傾向にあるからこそ、早く正確な診断を!
前述しましたが、隠れ精子異常の種類と程度には大きな個人差があり、一律同じ異常パターンではありません。つまり、その背景には多様な遺伝子異常の組み合わせがあるということです。投薬や手術による治療で改善されるケースは少なく、とくに治療対象になる精子異常の大半は、先天性の遺伝子異常によるケースですので、治療が難航する傾向にあります。
精子異常の種類と程度、すなわち「どのような精子異常が隠れているのか?」「その精子異常が、どの程度 重篤なのか?」という点が、生殖補助医療の「成否」と「リスク」に大きく影響します。ですから、治療開始前に隠れ精子異常の存在を正確に確認し、事前に隠れ異常精子を排除すべき技術努力が必要不可欠です。
【最も注視すべきポイント】治療現場で行われている一般精液検査では隠れ精子異常を検出することができません。黒田IMRでは、院長を含む精子研究チーム(詳細は、黒田IMRのホームページを参照ください)が開発した、隠れ精子異常を正確に検知できる、分子生物学的な高精度な精子検査を受けることができます。また隠れ異常精子を排除し、安心して治療に用いることができる安全な精子を分離・選別する高度な技術があります。ご心配の方は一度ご相談にいらしてください。
精子異常の原因と治療に関するFAQ
- 精子の数が少ない、運動率が低いといった「精子異常」は、薬や生活習慣で治せるのでしょうか?
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結論から言えば、投薬や生活習慣で根本的に治せるケースは少なく、治療が難航する傾向にあります。 なぜならば、生殖補助医療の治療対象になる男性不妊の原因の大半を占める「精子異常」の背景には、「新生突然変異」という、生まれつき(先天性)の「遺伝子異常」が関与しているケースが殆どだからです。世間一般では「精子の異常=加齢による老化や生活習慣の乱れ」と考えられがちですが、実際には遺伝子の問題が直結している精子異常が大半です。遺伝子の問題を解決できる薬や治療法はありません。ですから、事前に異常精子を積極的に排除できる「高度な精子選別技術」があることが、「安全な生殖補助医療」を実施できるための前提になります。
- なぜ精子には、先天性の遺伝子異常が起こりやすいのですか?
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精子が形成される過程において、DNAに異常が起きる場面はたくさんあります(詳細説明は省略)が、そもそも精子形成を司る「Y染色体」自体がDNAを修復できない特殊な構造になっています。
ヒトの常染色体は通常「1対2本」のペアになっており、片方のDNAに異常が起きても、もう片方の正常なDNAをコピーして修復できます。しかし男性の性染色体は「X」と「Y」が1本ずつの構成であり、ペアになっていません。そのため、Y染色体上のDNAに異常が起きた場合、修復されずにそのまま残ってしまいます。これが精子異常を引き起こす根本的な仕組みです。
- 遺伝子異常を持つ精子が受精した場合、自然流産にならないのでしょうか?
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通常の染色体異常であれば自然淘汰されて流産に至ることが多いですが、Y染色体上の遺伝子異常は「非致死性:生命維持には無関係」であるため、流産をすり抜けて出産に至るケースがあります。 これが男性不妊の深刻な点です。Y染色体に異常を抱えたまま男の子が誕生した場合、成人後に「精子異常:男性不妊」として発覚し、親から息子へ遺伝子異常が垂直伝播することになります。またこの異常は、一般精液検査では検知できない「隠れ精子異常」として発現しますので、治療開始前に分子生物学的な手法による「高精度精子検査」を実施して見極めておくことが不可欠です。